Snapshot-kamera AMD:lle

Kuvausmenetelmä, joka mahdollistaa nopean, samanaikaisen, ei-invasiivisen 3D-soluresoluutioisen verkkokalvon morfologian tutkimisen optisella koherenssitomografialla (OCT) ja molekyylispesifisiä toimintoja autofluoresenssilla (AF), voisi merkittävästi parantaa sekä perusymmärrystä että ikään liittyvien sairauksien varhaista diagnoosia. silmänpohjan rappeuma (AMD), joka on yleisin sokeuden aiheuttaja kehittyneissä maissa. AMD:n arvioinnissa ja hallinnassa hyödynnetään useita tutkimusmenetelmiä, mutta OCT-tekniikan edistyminen on merkittävästi edistänyt taudin ymmärtämistä ja auttanut etenemisen ja terapeuttisen tehon seurannassa. Silmän optisista poikkeavuuksista johtuen tavanomaisen OCT:n poikittaisresoluutio on kuitenkin yleensä rajoitettu 10-15 µm:iin, mikä rajoittaa sen käyttöä yksittäisten verkkokalvon solujen visualisoimiseen in vivo. Mukautuvan optiikan (AO) integrointi MMA:hen on osoittanut valtavan menestyksen näiden poikkeamien lieventämisessä. Erilaisten AO-OCT-tekniikoiden joukossa laskentaan perustuva AO (CAO) tulee tutkimuksen valokeilassa, koska se osoittaa ainutlaatuisia etuja tietojen jälkikäsittelyn joustavuudessa ja alhaisemmissa järjestelmäkustannuksissa. CAO on kuitenkin erittäin herkkä vaiheen stabiiliudelle. Silmän nopea liike voi helposti sekoittaa heijastuneiden fotonien vaihetta ja rajoittaa kuvantamisen yhteen pintakerrokseen.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkimusryhmä integroi snapshot-hyperspektrisen kuvantamismenetelmän, Image Mapping Spectrometryn (IMS), täyden kentän spektrialueen OCT:hen. Integroitu järjestelmä mahdollistaa ensin verkkokalvon 3D CAO-kuvauksen, koska yhden kameran valotus (4 s) on liian nopea, jotta silmän liike sekoittaa vaihetta kerrosten välillä. Seuraavaksi parantaakseen 3D-resoluutiota tutkimusryhmä mukauttaa vakiintuneen CAO-algoritmin korjaamaan aaltorintaman poikkeavuuksia. Tuloksena oleva menetelmä, jota tutkimusryhmä kutsuu snapshot ultra-korkean resoluution OCT:ksi, mahdollistaa neljännesmiljoonan A-skannauksen hankkimisen samanaikaisesti. Tyypillisellä salamavalon kestolla (4us) vastaava A-skannausnopeus on 62,5 GHz, mikä on noin kolme suuruusluokkaa nopeampi kuin huipputekniikan menetelmät. Lisäksi laajentaakseen järjestelmän toiminnallisuutta molekyylikuvaukseen tutkimusryhmä lisää toisen IMS-kuvauskanavan verkkokalvon pigmenttiepiteelin (RPE) AF:n samanaikaista hyperspektristä kuvaamista varten, mikä mahdollistaa RPE- ja subRPE-leesioiden, kuten drusenin, tyypillisen leesion, spektrin biopsian. varhainen AMD. Tuloksena oleva kaksikanavainen AO-OCT/AF-järjestelmä on ensimmäinen kuvantamismenetelmä, joka voi tarjota sekä rakenteellista että molekyylistä tietoa verkkokalvosta in vivo ja 3D:ssä. Tutkimusryhmä näkee tällaisen järjestelmän muuttavan AMD:n arvioinnin ja hallinnan maisemaa. Näin saadut oivallukset ovat erittäin arvokkaita kliinisen diagnoosin ja hoidon kannalta. Lisäksi tällainen järjestelmä nopeuttaa translaatiotutkimusta mahdollisten terapeuttisten aineiden herkän ja varhaisen tulostestauksen avulla, säästää näön ja tarjoaa siten valtavan hyödyn yhteiskunnalle.